Je leest:

De eenheid in de biochemie

De eenheid in de biochemie

Auteurs: en | 1 oktober 2001

De Delftse micobioloog Albert Jan Kluyver ging uit van uniformiteit in de biochemie. Daarmee introduceerde hij een nieuw concept dat inmiddels zó fundamenteel is dat niemand er meer bij stilstaat. De Nobelprijs ging aan Kluyver voorbij, maar zijn wetenschappelijke prestaties zijn er niet minder indrukwekkend om.

Toen Albert Jan Kluyver als microbioloog in Delft aantrad, moet hij zich gevoeld hebben als iemand die heden ten dage een groot industrieterrein binnenwandelt. Zo iemand ziet allerlei bedrijvigheid, maar wat er precies gebeurt, ontgaat hem omdat hij nergens binnen kan kijken. De meeste microbiologen zagen microben, zoals men micro-organismen toen noemde, destijds als productieorganismen. Ze beschouwden iedere soort als een eigen bedrijf dat op basis van grondstoffen specifieke producten maakt. Men was geïnteresseerd in de eindproducten en daar bleef het bij.

De microbioloog A.J. Kluyver bron: J.G. Kuenen.

Microbiologie

Kluyver stelde zich daar echter niet tevreden mee en vroeg zich af wat er binnen in de micro-organismen gebeurde. Hij begreep dat je zonder zulke inzichten de microbiologie niet verder kon brengen en veronderstelde dat het eigenlijk logisch zou zijn als alle levende cellen – de fabrieken – zich zouden bedienen van dezelfde basissystemen als lopende banden, krachtcentrales en bouwstenen. Dat bleek inderdaad zo te zijn. Door een serie van eenvoudige en goed gefundeerde aannames konden Kluyver en zijn medewerkers aantonen dat de grote diversiteit aan stofwisselingstypes gebaseerd moest zijn op een grote ‘eenheid in de biochemie’. Door deze aannames gebaseerd op waarnemingen en metingen van stofwisselingsproducten, werd het duidelijk dat alle levende cellen, van een bacterie tot die van een olifant, zich van dezelfde systemen en principes bedienen.

Als een levende cel op een suiker zoals glucose groeit, dan heeft dit samenspel twee belangrijke functies: ze levert energie en bouwstenen. De glucose wordt in de cel opgenomen en verwerkt door een serie enzymen, die men de lopende banden van de fabriek zou kunnen noemen. De glucose, een keten van zes koolstofatomen, wordt eerst doormidden geknipt in twee eenheden van ieder drie koolstofatomen (C3). Bij deze afbraak wordt energie opgewekt, die kan dienen voor de opbouw van de cel uit bouwstenen, eveneens uit glucose afkomstig. De C3- eenheden kunnen nog verder worden afgebroken tot C2-eenheden en uiteindelijk tot CO2. Kluyver veronderstelde dat de C3, C2 en C1 eenheden voor iedere cel dezelfde waren.

De levende cel als fabriek. bron: J.G. Kuenen

Dit betekende een revolutie: geen caleidoscopische verzameling van ongerelateerde reacties in verschillende cellen maar variaties op vaste thema’s. Iedere levende cel bedient zich van hetzelfde lego-systeem voor de opbouw en afbraak van zijn voedingsstoffen.

Oxidatie-reductiereacties

Een bijzonder onderdeel van de concepten van Kluyver en co was dat de bekende ‘oxidatie-reductie-reacties’, d.w.z. het overdragen van waterstof uit glucose naar andere verbindingen, óók via een uniform principe zouden geschieden. Zij namen aan dat bij de afbraak van glucose de vrijgekomen waterstof steeds door hetzelfde type moleculen (thans bekend als co-enzymen) zou worden overgedragen. De waterstof zou uiteindelijk worden ‘gedumpt’ in een eindproduct. Dat kon water (H2O) zijn, maar ook een verbinding als alcohol.

V.l.n.r. Formaldehyde, acetaat, pyruvaat

Door DNA bevestigd

De eenheid in de biochemie is door de recente successen met de analyse van het complete DNA uit de levende cel (het genoom) nog eens bevestigd. De blauwdruk (DNA) van iedere cel bevat dezelfde codes. De codes bij de mens voor enzymen lijken sterk op die van bijvoorbeeld bakkersgist. Zo sterk zelfs dat de DNAcode van menselijke enzymen kan worden overgebracht in een gistcel. Die kan daarna het menselijk enzym produceren en gebruiken in de eigen cel. In de praktijk wordt zo bijvoorbeeld menselijk insuline met behulp van bakkersgist gemaakt. Aldus heeft Kluyver voor een nieuw concept, de eenheid van de biochemie, gezorgd, dat thans zo fundamenteel is dat men er niet meer bij stilstaat. De Nobelprijs heeft hij er niet voor gekregen, wel herinneren zich 75 jaar na dato nog steeds veel chemici en biologen zijn wetenschappelijke prestaties.

Literatuur

A.F. Kamp, J.W.M. la Rivière & W. Verhoeven (eds), Albert Jan Kluyver – his Life and Work, North Holland Publishing Company, Amsterdam (1959). W.Hoekstra, Unity in diversity: ‘From the elephant to butyric acid bacteria – it’s all the same’, Proceedings Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 100/3-4 (1995), pp. 173-198. L. McKane, J. Kandel, Microbiology: Essentials and Applications 2nd ed., McGraw-Hill, New York (1996).

Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.